廢塑料變油？真的！有這項(xiàng)航天技術(shù)加持
人民資訊2022-05-25 17:00
本文轉(zhuǎn)自：中國環(huán)境
塑料，作為一種重要的基礎(chǔ)材料，日常生活中隨處可見。塑料污染的本質(zhì)是塑料垃圾進(jìn)入到土壤、水體等自然環(huán)境中且難以降解，帶來視覺污染、土壤破壞、微塑料等環(huán)境危害。
在廢塑料治理中，除了熟知的物理回收，還有化學(xué)回收，主要運(yùn)用熱解、解聚等方式。那么航天熱解SHCP技術(shù)，這項(xiàng)軍用技術(shù)轉(zhuǎn)民用的項(xiàng)目，具備什么樣的優(yōu)勢？將如何發(fā)揮作用？未來，廢塑料化學(xué)回收又會朝著什么樣的方向發(fā)展？
記者專訪北京航天動力研究所副所長、研究員，SHCP技術(shù)主要發(fā)明人張彥軍。
廢塑料化學(xué)回收正當(dāng)時(shí)
“我國廢塑料化學(xué)回收剛起步。”張彥軍說。
2021年4月，生態(tài)環(huán)境部組織編制了《廢塑料污染控制技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）》，并于今年4月審議并原則通過。其中指出，廢塑料的化學(xué)再生指利用化學(xué)技術(shù)使廢塑料重新轉(zhuǎn)換為樹脂單體、低聚物、裂解油或合成氣的方法，適用于處理低價(jià)值、成分復(fù)雜，較難進(jìn)行物理再生的廢塑料。
2021年7月，國家發(fā)改委印發(fā)《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，提出到 2025 年，廢舊物資回收網(wǎng)絡(luò)更加完善，再生資源循環(huán)利用能力進(jìn)一步提升，覆蓋全社會的資源循環(huán)利用體系基本建成。
2021年9月，國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《“十四五”塑料污染治理行動方案》，主要任務(wù)之一就是加快推進(jìn)塑料廢棄物規(guī)范回收利用和處置，包括加強(qiáng)塑料廢棄物規(guī)范回收和清運(yùn)、建立完善農(nóng)村塑料廢棄物收運(yùn)處置體系、加大塑料廢棄物再生利用、提升塑料垃圾無害化處置水平等。
2021年11月，工業(yè)和信息化部印發(fā)《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》，其中提到落實(shí)塑料污染治理要求，實(shí)施廢塑料綜合利用行業(yè)規(guī)范條件，鼓勵(lì)開展廢塑料化學(xué)循環(huán)利用。推進(jìn)低值廢塑料熱裂解。
廢塑料化學(xué)再生在困境中前進(jìn)
據(jù)張彥軍介紹，廢塑料化學(xué)回收的方式可減少化石能源消耗，實(shí)現(xiàn)廢塑料同級再生利用，具有顯著的減碳效果。“但尚未有成功的商業(yè)化應(yīng)用案例。”
癥結(jié)到底在哪兒？
產(chǎn)業(yè)鏈仍面臨困境。“在《國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》中，并沒有對廢塑料化學(xué)回收產(chǎn)業(yè)進(jìn)行準(zhǔn)確的分類，缺乏明確的定位和監(jiān)管；部分地區(qū)政府要求項(xiàng)目落地在非常稀缺的化工園區(qū)或者化工聚集區(qū)；同時(shí)廢塑料的化學(xué)回收技術(shù)參差不齊易與‘土法煉油’混淆，由此導(dǎo)致此類項(xiàng)目落地困難。”張彥軍說。
除此之外，原料端、生產(chǎn)端、產(chǎn)品端，關(guān)關(guān)都有難題。
原料收集難——目前大部分低值廢塑料主要流向了填埋場和焚燒廠，在地理分布上較為分散。
生產(chǎn)難以規(guī)�；l(fā)展——一是技術(shù)不成熟。以熱解技術(shù)為例，無論是間歇操作設(shè)備，還是連續(xù)外熱管式和回轉(zhuǎn)式設(shè)備，都存在傳熱速度慢、傳熱不均勻的問題，導(dǎo)致設(shè)備處理規(guī)模小，結(jié)焦嚴(yán)重，對原料適應(yīng)差等。二是技術(shù)規(guī)范缺位。技術(shù)路線、耗能等方面只能借鑒焚燒發(fā)電或者化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)建造成本高。三是技術(shù)瓶頸有待突破。低品質(zhì)廢塑料成分復(fù)雜，污染程度高，塑料熱解油中Cl、Si等雜質(zhì)含量高，不能直接進(jìn)入煉廠深加工。
終端產(chǎn)品仍需“闖關(guān)”——例如《廢塑料污染控制技術(shù)規(guī)范》（征求意見稿）提到，未進(jìn)行加工的裂解油和不符合相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的加工產(chǎn)物應(yīng)按照危險(xiǎn)廢物管理。鑒于缺少廢塑料熱解油標(biāo)準(zhǔn)，則需將產(chǎn)物加工達(dá)到相關(guān)燃料油的標(biāo)準(zhǔn)，提高了生產(chǎn)成本。
然而，若想順利進(jìn)入下游煉廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)制新塑料，還需解決對廢塑料熱解油的除雜提質(zhì)問題。
即便經(jīng)過一番回爐造血，終端產(chǎn)品再生塑料（PCR）也會因缺乏使用領(lǐng)域、比例等的明確規(guī)定和相關(guān)財(cái)稅政策鼓勵(lì)而無法闊步前進(jìn)。
航天技術(shù)用于環(huán)保優(yōu)勢在哪？
作為中國航天科技集團(tuán)公司重大創(chuàng)新研發(fā)項(xiàng)目，已申報(bào)發(fā)明專利49項(xiàng)的航天熱解SHCP技術(shù)，究竟是一項(xiàng)怎樣的技術(shù)？在廢塑料化學(xué)回收領(lǐng)域會如何發(fā)揮作用？
“它依托火箭發(fā)動機(jī)燃燒、傳熱和密封技術(shù), 原創(chuàng)研發(fā)采用了固體熱載體循環(huán)機(jī)械流化加熱的有機(jī)固廢熱解處理技術(shù)（SHCP），進(jìn)而將廢塑料在絕氧環(huán)境中加熱分解，生成熱解油、熱解氣、熱解碳。”張彥軍回答道。
“熱解氣和熱解碳作為燃料，為系統(tǒng)自身提供熱解反應(yīng)所需要的能量，同時(shí)利用分離后高溫?zé)煔庥酂岙a(chǎn)生蒸汽用于裝置自用和外供，最終輸出熱解油、蒸汽。熱解油可作為燃料油，也可作為煉廠原料深加工為成品油或化工品，實(shí)現(xiàn)廢塑料同級循環(huán)利用。”張彥軍補(bǔ)充道。
“整個(gè)流程包括廢塑料預(yù)處理單元、熱解單元、熱解油氣分離凈化單元、熱解油精制單元、煙氣凈化單元以及其他輔助單元。”張彥軍說。
那么優(yōu)勢如何體現(xiàn)？張彥軍進(jìn)行了詳細(xì)解讀：
技術(shù)具備領(lǐng)先性。
一是原料適應(yīng)性廣：熱解設(shè)備可吃“粗糧”，處理各類混雜塑料時(shí)無需分類、清洗。真正解決了物理回收不能處理的低殘值廢塑料的無害化和資源化利用問題，豐富了應(yīng)用場景，從源頭適應(yīng)性上推動了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
二是避免結(jié)焦：與外熱式熱解技術(shù)相比，采用固體熱載體加熱，升溫速度快，傳熱均勻，可有效減少裂解焦前驅(qū)體形成（主動預(yù)防結(jié)焦），同時(shí)高溫流態(tài)化介質(zhì)與廢塑料研磨混合，反應(yīng)器內(nèi)不發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，清焦功能徹底（流化動態(tài)清焦）。
規(guī)�；l(fā)展可實(shí)現(xiàn)。
一方面，相較其他企業(yè)一般單套裝置在10—30 t/d，SHCP技術(shù)可實(shí)現(xiàn)單機(jī)350t/d的規(guī)模化生產(chǎn)。提高了經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了項(xiàng)目相關(guān)方信心，為下游石化企業(yè)突破熱解油深加工技術(shù)和規(guī)�；褂迷鎏韯恿�，助力廢塑料化學(xué)再生閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的實(shí)現(xiàn)；
另一方面，熱解反應(yīng)速率快，二次反應(yīng)程度低，熱解油收率高，可自供熱。大大提高了廢塑料的利用價(jià)值，從經(jīng)濟(jì)驅(qū)動角度上吸引資本關(guān)注廢塑料的高附加值利用，改變廢塑料化學(xué)回收行業(yè)現(xiàn)狀。
據(jù)張彥軍介紹，航天熱解SHCP技術(shù)經(jīng)過6年的技術(shù)研發(fā)和中試驗(yàn)證，已經(jīng)開始布局商業(yè)化示范裝置建設(shè)。
圖為航天熱解SHCP技術(shù)示范裝置 北京航天動力研究所供
“2018年7月在河北霸州建成了一套10噸每天規(guī)模的中試裝置，實(shí)現(xiàn)了不同有機(jī)固廢的連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)產(chǎn)油、排渣等‘全流程、自閉環(huán)、滿負(fù)荷’和168小時(shí)連續(xù)運(yùn)行的目標(biāo)。”張彥軍說。
“產(chǎn)出的熱解油經(jīng)過分餾調(diào)和后可滿足SH/T 0356-1996 4#燃料油標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求，精制后可作為GB17411-2015船用燃料油的調(diào)和油，也可作為原料油進(jìn)行深加工。”張彥軍回答道。
在談到應(yīng)用推廣時(shí)，張彥軍表示，3萬噸每年的回收裝置總投資約1億元，內(nèi)部收益率大于20%，投資回收期為5年，經(jīng)濟(jì)效益良好。
“這項(xiàng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對生活垃圾分選廢塑料、填埋場陳腐垃圾塑料、快遞包裝物、造紙廠尾渣塑料、工業(yè)拆解廢塑料，以及危廢包裝物、油泥等的無害化和資源化處理，市場前景可期。”張彥軍說。
未來廢塑料化學(xué)回收行業(yè)如何發(fā)展？
在有關(guān)部門鼓勵(lì)和支持下，以航天科技、中石化、中石油為代表的高科技企業(yè)和以石化聯(lián)合會、再生資源協(xié)會、合成樹脂協(xié)會為代表的協(xié)會機(jī)構(gòu)都在積極推動廢塑料化學(xué)回收。
談及未來發(fā)展，張彥軍提出了他的看法：
制定廢塑料化學(xué)回收行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范勢在必行，明確化學(xué)回收行業(yè)分類，同時(shí)引導(dǎo)和建設(shè)一批化學(xué)回收示范產(chǎn)業(yè)集聚園區(qū)。
應(yīng)進(jìn)一步健全生活垃圾分類收集設(shè)施，如設(shè)立配套廢塑料垃圾分選設(shè)施、建立廢塑料資源交易中心等，建立低值廢塑料的回收體系，保障原料供應(yīng)。同時(shí)，規(guī)范工業(yè)源廢塑料的收集處置，限制廢塑料的填埋、焚燒等污染嚴(yán)重處置方式。
鑒于目前歐洲各國出臺了包裝稅從經(jīng)濟(jì)驅(qū)動層面推進(jìn)廢塑料化學(xué)回收和PCR塑料使用。我國可以出臺關(guān)于化學(xué)回收PCR的使用領(lǐng)域和比例以及熱解油等相應(yīng)政策，并運(yùn)用經(jīng)濟(jì)手段鼓勵(lì)廢塑料再生，規(guī)避PCR原料油按危廢管理；探索建立塑料中間產(chǎn)品和終端產(chǎn)品的綠色認(rèn)證體系，構(gòu)建綠色全生命周期體系，鼓勵(lì)和規(guī)范終端應(yīng)用。
面對“卡脖子”的技術(shù)難題，加大政策支持，支持擁有創(chuàng)新技術(shù)企業(yè)新建或利用現(xiàn)有裝置開展工業(yè)化示范，引導(dǎo)頭部企業(yè)加強(qiáng)攻關(guān)，推動建立產(chǎn)學(xué)研合作、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作；在金融支持方面，除了爭取地方財(cái)政，還可設(shè)立專業(yè)的產(chǎn)業(yè)基金和綠色金融渠道，對廢塑料化學(xué)回收項(xiàng)目給予直接投資和優(yōu)先發(fā)行債券等。
相信在全社會對低碳經(jīng)濟(jì)和廢塑料污染治理的關(guān)注下，在政策的推動下，廢塑料化學(xué)回收產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展將很快到來。
